本帖最后由 Sunqh 于 2020-9-28 20:51 编辑 1 b z$ R; u) ?
9 Q# w! Z) w: H1 p95%与99.6%的区别不仅仅是塔板数问题,更主要是氮-氧精馏分离还是氩-氧分离的区别,氮-氧分离较容易,所需回流液少;氩-氧分离困难,需要更多回流液。' j5 T- ]3 l5 \+ r
$ E7 T& Q3 c, k2 D- K
空气中氩含量虽不到1%,但占上塔理论塔板总数40%的上塔下部是没有氮组分的,上塔有40%的填料是氩-氧分离。换言之,上塔氮-氧二元计算所需理论塔板数可以减少40%,而且所需回流液体量也大幅减少,但二元计算实际相当于没有进行氩-氧精馏分离,也就只能生产95%纯度的氧产品。. n+ P9 H, c4 Q$ n0 ~" e
7 Y9 s/ d, G8 O& d$ P, h% q% x先估计氮-氧精馏分离所需回流液量。你的单塔进料按氮78%氧22%,氩与氧接近,归于氧气中。压力30kPa时,进料口处氮-氧相对挥发度大约3.8,设平衡液相中氮含量是x,那么氧含量是(1-x),立出相对挥发度计算式:
1 ]2 _: c. U- N9 U& t) L& q(0.78/x)/[0.22/(1-x)]=3.8
4 Y4 @ e- k- t( T解出x=0.483
b+ {. S/ {- e0.78/0.483=1.615
3 |& @! n( l- X即进料口以下液气比不能大于1.615。7 ~2 l- ?0 g+ J$ A K7 O% a5 ~5 o# l3 s
氧产量0.22,那么回流液体量不能小于1.615/(1.615-1)*0.22=0.584 {7 A( R. ?1 ?7 V% I: q4 O A
下塔空气潜热大约是上塔空气进料口处的0.9倍,所以需要的进下塔空气量比例大约是0.58/0.9=0.644
) p6 k; n: M; [分离空气量50000m3时,热泵空气量最少50000*0.644=32200m3
% g& y* w. W- r6 S* }; Y7 s. }# H
- U) q2 F4 u' I4 g- J再估计氩-氧精馏所需回流液量。假设上塔氮组分=0时,氩含量0.1,氧含量0.9,氩-氧相对挥发度1.5,设平衡液相中氩含量x,那么氧含量是(1-x),立出计算式:: y6 _ ^" c6 z* ^4 F
(0.1/x)/[0.9/(1-x)]=1.5,解出x=0.069- w) }# O5 A" B/ d1 S( e; z9 N
0.1/0.069=1.45
2 Y3 p) |& X- s& x X, [. k氧产量0.21,那么回流液体量>=1.45/(1.45-1)*0.21=0.677+ b2 X+ X* n4 g
上塔下部气液相潜热是下塔空气的1.29倍,分离空气量50000m3时,
8 W. R- t( ?6 N5 w3 \& n热泵空气量>=0.677*1.29*50000=43667m3( _- @- k# M* ^7 V7 Q' _: Q
0 m- }7 i1 s. ? B
氮-氧分离与氩-氧分离相比,所需热泵空气量相差很大。& W h9 b! ^% F) N/ \
0 ?2 J0 K3 t, V# l. S
空气循环指空气先降温,空气产品(氧气、氮气)又升温的过程。如林德循环、克劳特循环、卡皮查循环…… |